DE2236537A1 - Modell zur herstellung von gussformen - Google Patents

Description

Hamburg, den 20_o Juli 1972 125172 .951

Priorität: 26.Juli 1971» USA, Pat«Anm ο Br » 1&6 201

Anmelder;

Caterpillar Tractor Go₀

Peoria, 111», USAo

Modell zur Herstellung von Gußformen

Die Erfindung bezieht sich auf ein aus Metall und elastomerem Material zusammengesetztes Modell zur Herstellung

kreisförmiger, aus einem Stüok bestehender Sandformen mit Hinter- oder Unterscheidungen. ;

Bekannte Modelle verwenden dioke elastomere Schalen mit Mitteleinsätzen, die aus der elaatomeren Schale vor der Entfernung der Schale aus einer gehärteten Sandform herausgenommen werden· Beispiele hierfür sind in den US-PS 2 4pl 146 und 2 476 726 beaqhritban. Andere bekannte Modelle ähnlicher Art bestehen hauptsäohlioh einem Metallteil und einem daran angesetzten kleineren

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elastomeren Teil, aus dem die hinterachnittenen oder zurückgezogenen Abschnitte gebildet werden, siehe die US-PS 3 552 580, Diese Patentschrift beschreibt ein zusammengesetztes Modell, bei welchem der elastomere, zurückgezogene Teil nur einen sehr kleinen Teil der Form bildet und aus einem elastomeren Formstück besteht, das mit dem metallischen Grundteil durch eine aus Nut und ii'eder oder dergleichen bestehende Verbindung vereinigt ist»

Modelle dieser Art können mit befriedigendem Ergebnis benutzt werden, wenn verhältnismäßig kleine Gegenstände in den hergestellten Sandformen gegossen werden sollen, wie etwa kreisförmige Dichtungsringe bis zu etwa 15 cm Durohmes3er»

Derartige Modelle und auch die oben erwähnten Schalen— modeile arbeiten jedoch weniger befriedigend bei der Vorbereitung von Gußstücken mit größerem Durchmesser, z.B. Diohtungsringen mit Durchmessern von etwa 25 cm und mehr· Insbesondere ergeben sioh vielfaoh aufgrund der vergrößerten Formabmessung Schwierigkeiten, wenn bei mit den bekannten Modellen herzustellenden größeren Sandformen das Modell entfernt werden soll, da die Metallflächen in den überwiegenden Teilen der Form keine Elastizität bieten· Auch sind die Sohalenformen dort nicht befriedigend einsetzbar, wo es erwünscht ist, das Gußstück in Toleranzen von + 0,76 mm zu halten, um ein brauchbares Gußstüok zu erzielen; die dicken Gummischalenabschnitte neigen dazu, duroh die Verdichtung des Sandes um das Modell herum ver-

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formt zu werden, so daß sie dann die gewünschten Toleranzen nicht einhalten können_o Aufgrunddessen ist eine "beträchtliche spanabhebende Nachbearbeitung gewöhnlich an

solchen Gußstücken erforderlich, die mit Hilfe von schalenartigen Modellen hergestellt worden sind, um das fertige Stück schließlich in die erforderlichen Größenabmessungen zu bringen, die bei dem herzustellenden größeren kreisförmigen Gegenstand vorgesehen sind«

Aufgrund dieser'Schwierigkeiten ist es vielfach üblich, aus mehreren Teilen zusammengesetzte Formen zu. verwenden, um größere Dichtungsringe oder dergleichen mit hinterschnittenen oder überkippten Abschnitten zu gießen,,

Allgemein soll der hier verwendete Ausdruck "Hintersehneiv dung" sich auf Gegenstände.beziehen, die im Querschnitt hakenförmigen Umriß oder Abschnitte aufweisen, die im Formhohlraum überhängen oder vorspringen, wobei derartige vorspringende Teile verhindern, daß ein Modell aus dem gehärteten Sandkern entfernt werden kann, ohne mehrere Teilungsebenen in der Form oder stattdessen ein verform-. bares oder schmelzfähiges Modell zu verwenden· Bei mehre— ren Teilungsebenen wird oft eine nachfolgende Spanabhebende Bearbeitung des Gußstückes erforderlich, so daß selbstverständlich die Vermeidung solcher Teilungsebenen äußerst erwünscht X3t.

i.iit Rücksicht darauf bezweckt die Erfindung, ein brauchbaren Modell zur Bildung einteiliger Sandformen für .größere kreisförmige Gußstücke mit hinterschriittenen Ab-

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.. 4 schnitten zu schaffen·

Gleichzeitig bezweckt die Erfindung, die Herstellung größerer einteiliger Sandformen für größere kreisförmige Gußstücke wirtschaftlicher zu gestalten_e

Zur Lösung dieser Aufgaben wird nach der Erfindung ein zur Herstellung kreisförmiger, einteiliger Formen mit hinterschnittenen oder zurückgezogenen Abschnitten geeignetes Modell geschaffen, das ein starres Buehsenglied mit einem Bodenabschnitt und vom Bodenabschnitt aus sich verjüngenden Wändabschnitten und eine elastomere Haut aufweist, die an den Wandabschnitten und dem Bodenabsohnitt anhaftet und einteilig mit einem hinterschnittenen Teil ausgebildet ist, so daß die gesamte Fläche des Modells sich elastisch verformen kann, um eine Beschädigung der damit hergestellten, gehärteten Form bei Entfernung des Modells zu verhindern·

Nach der Erfindung ist vorgesehen, daß die kreisförmige Metallbuchse den wesentlichen Teil des Fonnmodells mit Ausnahme des hinterschnittenen Teiles bildet, wobei die Metallbüchse mit Bezug auf die Größe des gewünschten, herzustellenden Formhohlraumes etwas geringer bemessen ist ο Eine elastomere Haut haftet auf den Flächen dieses I'letallteiles und ist einteilig mit den zurückgezogenen oder hinterschnittenen Teilen des Modells ausgebildet« i)as sich ergebende Modell kann daher aus einer gehärteten JMiidform entfernt werden, da die elastische Verformung der elistomercn Haut und der hintersolmittenen Abschnitte

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bei Entfernung des Modells eine .Beschädigung der Form ausschließt ο Die Dicke der elastomeren Haut mit Ausnahme der hinterschnittenen Abschnitte kann zwischen 0,254 und 1,27 mm betragen,. Die elastomere Haut wird vorzugsweise aus wärmefesten Silicon-Gummi-Verbindungen hergestellt, da viele Sandformen mit noch darin befindlichem iviodell durch 'Järnie gehärtet werden_o

Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreitmng und den Zeichnungen, in denen die Erfindung beispielsweise erläutert und dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 ein teilweise aufgeschnittenes und aufgebrochenes Modell, das am Unterstück und einem Formtisch ' befestigt und mit Sand umgeben ist, der zur BiI- ■ dung des Formhohlraumes gehärtet wird,

Figo 2 einen Querschnitt durch die starre Metallbuchse des in Fig. 1 gezeigten Modells,

Fig₀ 3 eine Bodenansicht des Modells nach Fig» I,

Figβ 4 eine vergrößerte Schnittdarstellung zur Veranschaulichung von Einzelheiten der elastomeren Haut und ihrer Verbindung mit der Buchse und dem Unterstück und

Fig. ^Lj eine der tfig. 4 ähnliche Darstellung zur Veraniicaaulichung des Lösun^svorganges zwischen dem mit elastomerer Haut versehenen Modell und einer gehärteten Sandform,,

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Das vollständige Modell P ist in einer aufgebrochenen Schnittdarstellung in Figo 1 gezeigt und v/eist drei Hauptbestandteile auf, nämlich ein Unterstück 10, ein kreisförmiges Metallbuchsenglied 11 und eine elastomere Haut 12, die einteilig mit einem hinterschnittenen Abschnitt 13 ausgebildet ist« Der Boden 14 des Buchsen— gliedes ist in der i.litte mit einer Kreisrippe 15 versehen, die von einer damit zusammenwirkenden Rille 16 im Unterstück aufgenommen wird, nachdem die geformte elastomere Haut auf die Flächen des Buchsengliedes angelegt worden ist»

Das mit der elastomeren naut 12 bedeckte Buchsenglied wird auf das Unterstück in der ./eise gesetzt, daß die Rippe 15 von der damit zusammenwirkenden Rille 16 aufgenommen wird, worauf Flachkopf- oder Senkschrauben 17» die diese Teile miteinander verbinden, angezogen werden können, so daß die unbearbeiteten Kanten der elastomeren Haut zwischen dem Boden 14 des Buchsengliedes und der Oberseite des Unterstückes eingeklemmt werden» Die elastomere Haut wird an das Buchsenglied angeklebt, oder es wird auf andere .'/eise eine Haftungsverbindung zwischen diesen Teilen hergestellt» Die Klemmanordnung verhindert dabei, daß die Kanten sich vom Buchsenglied ablosen, v/enn das elastomere i.iatei'Lal während der untf ermuig deü i.Iodells i^: aus einer _£;ehär boten Sandform unter .jpannut'g gesetzt wirda Die auf die elastomere Haut aius^oüb te Klemmwirkung ist nicht so be trächtl Lch, daii t:ia dazu fahr daß das Material am:; dem Z,viuchenrauin liwiochou den Klemni- -l.chen herausges taucht v.xrd,

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Wenn das Modell P zusammengesetzt ist, kann sein Unterstück in dem ^Formtisch 20 mit einer Kopfschraube 21 in einer von mehreren für diesen Zweck vorgesehenen kreisförmigen Ausnehmungen 22 "befestigt werden; gewöhnlich ist der Formtisch für die Aufnahme mehrerer solcher Modelle eingerichtete

Wie Figo 5 zeigt, ist die Höhe des Unterstückes bei der Tiefe der Ausnehmung 22, so daß die Umfangslippe der elastomeren Haut 12 sich'über die ]?uge zwischen dem Unterstück und dem Tisch erstreckt» Dadurch wird auf dem Tisch ein Modellvorsprung gebildet, der vollständig mit einer nahtlosen elastomeren Haut umhüllt- ist„

Die elastomere Haut 12 haftet, wie oben erwähnt, auf dem Buchsenglied 11_o Um die gewünschten Abmessungstoleranzen in dem Gußstück einzuhalten, daß schließlich mit der herzustellenden Hohlraum erzeugt wird, sollte die Dicke der elastomeren Haut 12 im Bereich von 0,254 - 1,27 mm liegen, mit Ausnahme, der zurückgezogenen oder hinterschnittenen Bereiche, wo diese Dicke etwas größer ist<>. Diese dünne Haut hat genügend Elastizität, um zu ermöglichen, daß das Modell leicht aus dem Hohlraum der gehärteten j?orm herausgezogen werden kann₀ Gleichzeitig wird dadurch ermöglicht, daß das stützende Buchsenglied die Haut ausreichend abstützt, um die gewünschten Toleranzen, + o,254 - 1,27 mm, je nach dem Durchmesser des kreisförmigen Gußstückes, zu gewährleisten«

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Das kreisförmige ader zylindrische Buchsenglied 11, das die dünne Haut 12 abstützt, weist vorzugsweise auf.seiner inneren Kreiswand 30 vom Boden 14 zum oberen Hand 31 eine schwach nach außen gehende Neigung auf» Die äußere Wand 32 zeigt vom Boden zum oberen Rand eine merkliche Verjüngung, so daß der Querschnitt des Buchsengliedes» siehe Fig. 2, etwa dreieckig ist_e Diese schräg gestellten Flächen tragen ebenso wie die Elastizität der Haut 12 dazu bei, daß das Modell leicht aus dem Hohlraum der gehärteten .Sandform, ohne diese zu beschädigen, herausgezogen v/erden kann ₀

Die elastomere Haut 12 ist vorzugsweise aus einem Silicongummi hergestellt, wie Z₀B. aus der im Handel unter der Bezeichnung "Dow Corning Rubber Nr. 52" erhältlichen 'Sor te _t die sich durch ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen Wärme und gute Schmiegsamkeit auszeichnet und leicht an dem i.letallbuchsenglied 11 zum Anhaften gebracht werden kann« Wie Fig. 4 zeigt, ist der hinter3chnittene Teil 13 des i.iodells vollständig aus dem elastomeren Material hergestellt, da dieser Abschnitt eich verformen muß, wenn das iiodell aus dem Hohlraum der gehärteten Sandform herausgezogen wird. Gewöhnlich ist dieser hinterschnittene Abschnitt verhältnismäßig klein im Vergleich zum gesamten iaodello Ein großer, nicht abgestützter Abschnitt aus elastomerem ivlaterial würde nicht genügend Starrheit aufweisen, um die gewünschten Abmessungsgenauigkeiten einzuhalten, wenn der Sand um das Modell heramgepaokt wird· jJer Abschnitt wird durch den oberen Rand 31 des Buchsen-

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gliedes abgestützt und verjüngt sich vorzugsweise auf einem kleineren querschnitt von diesem Rand bis zu dem erweiterten äußeren kreisförmigen Umfang» Da das Modell kreisförmig ist, hilft diese Ausbildung auch mit, eine Verformung oder Verzerrung des hinterschnittenen Abschnittes zu verhindern, nenn der Sand um den Abschnitt herum gepackt wird.

Wenn das Modell P auf dem Formtisch 20, siehe Figo 1 angeordnet ist, wird eine Sandmischung S um das Modell und die anderen, ebenfalls im Tisch befestigten Modelle gepackt ο Die Sandmischung kann entweder durch V/ärme oder durch Gas gehärtet werden, so daß jedes Modell auf dem Tisch einen Hohlraum M einer gehärteten Form ausfüllte

Fig. 5 zeigt die Trennung des Modells aus dem .Formhohlraum Mi Wenn die Sandform sich von dem Modell P löst, wird die elastomere Haut auf den Wänden 30 und 32 gedehnt und gestreckt, da durch den im Hinterschneidungsteil befindlichen Abschnitt ein Zug ausgeübt wird, der verursacht, daß die Dicke der Haut sich verringert; dadurch wird die Ablösung des Modells aus dem Formhohlraum gefördert, da die tresamtabmessungen des kiodells sich verringern,, Gleichzeitig verlängert sich der hiiiterschnittene Teil und verringert seinen Querschnitt, wob.ei er sich von dem Hinterschneidungsbereich der Form löst. Das ermöglicht, daß dieser Teil des.Modells ohne Beschädigung des Formhohlraumes freikommt· Da das elastomere Material an den Flächen der Buchse fest haftet, ist jedoch diese ·.--

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Wirkung begrenzt,

natürlich übt der oand eine Reibwirkung auf die elastomere Haut aus ο Daher hnben das ßuchsenglied und seine Haut eine begrenzte Einaatsdauer, während das Unterstück praktisch unbegrenzt benutzt werden kann, ialls die Haut nicht an dein Buchsenglied anhaftet, würde sie sich davon lösen, wenn das ..Iodell aus den j'ormhohlraur.i entfernt wird und würde auch nicht ohne weiteres sich wieder an die Flächen des Buchsengliedes anlegen_e Damit wurden aber irgend..eiche Toleranzen weit über den erträglichen Bereicn hinaus schwankenο

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Claims (1)

P A I 1] IJ T A IT S P R UO JI S

1. Uodell aur Herstellung kreisförmiger, einteiliger Formen mit einem liinterschnittenen Abschnitt, gekennzeichnet durch ein starres Buehsenglied (11) mit einem Grnndteil (14) und kegelig verlaufenden Wänden (30, 32) und durch eine an den V'änden anhaftende elastomere Haut (12), die einteilig mit einem Mnterschnittenen Teil (13) ausgebildet isto

2ο Modell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Haut (12) mit Ausnahme des Hinterschneidungsteiles (13) eine Dicke von etwa 0,254 mm ~ 1, 27 äh aufweisto

3ο Modell nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Haut (12) einschließlich des einteilig mit dieser ausgebildeten Hinterschneidungsteile (13) aus einem dilicon-Gummi hergestellt isto

4ο Modell nach Anspruch 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß an dem Grundteil (14) ein Unterstück-(10) befestigt ist, wobei das Unterstück die unbearbeiteten Kanten der elastomeren Haut zwischen der Oberseite des Unterstückes und dem starren Buchsenglied (Il) einklemmte

5β Modell nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß der Du^öliiiiöbVer-'des Unterstückes (10) etwa derselbe wie der " Durchme.'ioer des ringförmigen Buchcengliedes (11) ist,

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go daß die elastomere Haut (12) über den kreisförmigen äußeren Rand des Unterstückes hinausreiohto

6β Modell nach Anspruch 1-5» dadurch gekennzeichnet, daß das starre Buchsenglied (11) aus Metall hergestellt ist«,

7ο Modell nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß beide Wandabschnitte (30, 32) des starren Buchsen— gliedes (11) vom Grundteil (14) aus kegelig zulaufen,

8β Modell nach Anspruch 1-7» dadurch gekennzeichnet, daß der hinterschnittene Teil (13) aus einem flansohförmigen Teil des elastomeren Materials anschließend an den oberen Hand (31) des starren Buchsengliedes (11) besteht«

9· Modell naoh Anspruch 5-8, gekennzeichnet,duroh einen Formtisch (20), der eine das Unterstück" (Io) aufnehmende öffnung (22) aufweist, wobei die Höhe des Unteretüokes der Tiefe der öffnung entspricht und die elastomere Haut am Grundteil des starren Buohsengliedes auf der Oberseite des Formtisoh.es sitzt, so daß alle in den Hohlraum einer gehärteten Form hineinreichenden Fläohen des Modells mit elastomerem Material bedeckt sind*

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